Was ist ein Datenlogger 4-20 mA?
Unter der Bezeichnung Datenlogger 4-20 mA werden Datenlogger zusammengefasst, die mit einer standardisierten Stromschnittstelle (Ein- und Ausgänge) ausgerüstet sind. Datenlogger 4-20 mA werden in Umgebungen eingesetzt, in denen hohe Störpegel eine präzise und sichere Messwertübertragung unterbinden. Auch bei einer Messwertübertragung mittels Kabel über größere Distanzen stellen Datenlogger 4-20 mA eine zuverlässige Alternative zu Datenloggern mit hochohmigen Spannungs-Eingängen dar. Wo genau die Vorteile der 4-20 mA Schnittstelle liegen, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Zuverlässige Signalübertragung in einer zunehmend elektrisch aktiven Umgebung
In der Messtechnik kommt einer störungsfreien Übertragung von Signalen eine zentrale Rolle zu. In der analogen Datenübertragung, die bei Datenloggern üblich ist, werden Messwertsignale mit kleinsten Spannungen oder Strömen übertragen. In unserer zunehmend „elektrifizierten“ Umgebung sind immer mehr Störungsfaktoren aktiv, die Messwerte verfälschen können:
- Leistungsstarke digitale Systeme mit hohen Übertragungsfrequenzen
- Elektrisch betriebene Komponenten, beispielsweise Antriebsmotoren
- Direkt netzbetriebene Schütze
- Elektrostatische Entladungen
- Drahtlose Steuer- oder Kommunikationseinrichtungen
Datenlogger verarbeiten üblicherweise elektrische Analogsignale, wenn Sensoren für physikalische Größen eingesetzt werden. Als „analog“ werden elektrische Signale bezeichnet, die stufenlos jeden Wert zwischen einem Minimal- und Maximalwert annehmen können. Die Signale werden von der Quelle, dem Sensor, über elektrische Leiter zum Zielgerät, dem Datenlogger geleitet. Gemäß DIN IEC 60381-1 werden diese elektrischen Signale normiert und als Einheitssignale bezeichnet:
- Stromsignal 0 mA – 20 mA
- Stromsignal 4 mA – 20 mA (offset zero, mit versetztem Nullpunkt)
Auch für Spannungssignale ist eine Norm definiert. In der DIN IEC 60381-2 werden folgende Spannungssignale aufgeführt:
- <0V – 5V
- 0V – 10V
- 1V – 5V (versetzter Nullpunkt)
- 2V – 10V (versetzter Nullpunkt)
- -10V – 10V (wahlweise mit oder ohne versetzten Nullpunkt)
Mit einer 4-20 mA Schnittstelle an einem Datenlogger lassen sich Messwerte problemlos über größere Distanzen als Stromsignale übertragen. Bei einer Stromübertragung sind Innenwiderstände und damit Spannungsabfälle im Kabel irrelevant, solange die Spannung ausreicht. Der Strom des Messwertes ist ausreichend groß im Vergleich zu den Störströmen, so dass eine präzise störsichere Übertragung der Messwerte gewährleistet ist.
Was sind Einheitssignale?
Damit physikalische Prozessgrößen, beispielsweise Temperaturen, Feuchtigkeit oder Drücke, von Auswertgeräten verarbeitet werden können, müssen sie in normierte elektrische Signale umgeformt werden. Diese Signale können entweder als Strom- oder als Spannungssignale übertragen werden.
In den allermeisten Anwendungsfällen werden Stromsignale gegenüber Spannungssignalen bevorzugt. Der Vorteil von Stromsignalen liegt in ihrer Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen. Auch Spannungsverluste durch Leitungswiderstände sind bei Stromsignalen nicht zu erwarten.
Vorteile von Stromsignalen mit versetztem Nullpunkt
In industriellen Umfeldern werden vorrangig Signale mit versetztem Nullpunkt, beispielsweise 4-20 mA, verwendet. Hier wird dem Messbereichsanfang ein elektrisches Signal zugeordnet, dass von Null abweicht. Das Arbeiten mit versetztem Nullpunkt bietet gleich zwei Vorteile:
- Durch den versetzten Nullpunkt (Nullpunkt=4 mA) lassen sich Aufgaben der Kabelbruchüberwachung realisieren. Liegt ein Signal vor, dass unter dem Nullpunkt liegt (z. B. 3 mA), kann eine Störung oder Kabelbruch sicher angenommen werden.
- Mit dem Stromeinheitssignal 4-20 mA verfügt der Signalkreis permanent über eine Energieversorgung. Die zur Verfügung stehende Energie kann von den eingesetzten Messumformern für die eigene Energieversorgung verwendet werden. Daher werden nur 2-Leiter zum Sensor benötigt.
Einheitssignale erlauben große Flexibilität im Bereich der Messtechnik
Datenlogger, die Einheitssignale verarbeiten, bieten in der praktischen Anwendung eine große Vielfalt in Umgang mit Sensoren. Die Delphin Datenlogger erlauben unter anderem den Einsatz von folgenden externen Sensoren:
- Temperatursensor
- Thermoelementen
- Feuchtigkeitssensoren
- Vibrationssensoren
- Kraftsensoren
- Wasserstandsensoren
- Drucksensor
- Durchflusssensor
- Jegliche Art von externen Analog-Sensoren
Zuverlässiger Schutz vor Überspannung ist bei unseren Datenloggern Standard
Beim Einsatz von Datenloggern mit analogen Eingängen, beispielsweise bei Datenloggern 4-20 mA, können durch auftretende Erdpotentialdifferenzen Verfälschungen der Messergebnisse auftreten. Daher verbaut Delphin Technologies konsequent in allen Datenloggern eine galvanische Trennung. Durch die galvanische Trennung bleiben die elektrischen Potentiale dauerhaft voneinander getrennt und die Stromkreise somit praktisch potentialfrei. So wird die empfindliche Hardware zuverlässig gegen Überspannung geschützt – und die Messergebnisse bleiben jederzeit zuverlässig.
Datenlogger 4-20 mA: Ein deutliches Plus auch bei vorhandenen Steuerungen und SPS
Analog-Signale können nicht nur von Datenlogger, sondern auch von Steuerungen und SPS erfasst werden. Wenn es jedoch um erhöhte Auflösung der Signalabtastung und deutlich verbesserte Geschwindigkeiten bei der Messung geht, eignen sich Datenlogger wie der Delphin Expert Logger optimal als Ergänzung zu vorhandenen Systemen. Insbesondere für anspruchsvolle Messaufgaben, beispielsweise im Rahmen von Schwingungsmessungen, spielen Geschwindigkeiten und Abtastraten eine tragende Rolle. Gerne beraten wir Sie ausführlich zu den vielen Möglichkeiten, die sich durch den Einsatz von Delphin Datenloggern ergeben. Rufen Sie uns doch gleich einmal hierzu an!
Wie wählt man eigentlich den passenden Datenlogger 4-20 mA aus?
Für die Auswahl des passenden Datenlogger 4-20 mA sind einige Faktoren in die Überlegungen mit einzubeziehen. Neben den Hauptkriterien Abtastrate und Geschwindigkeit – die ganz exakt zu der jeweiligen Messaufgabe passen müssen – sollten immer auch folgende Faktoren beachtet werden:
- Wie gewährleistet der Datenlogger eine dauerhafte Messsicherheit?
- Bietet der Datenlogger eine galvanische Trennung zum Schutz vor Überspannung und für zuverlässige, hoch präzise Messergebnisse?
- Ist die Anzahl der verfügbaren analogen Ein- und Ausgänge ausreichend für die anstehenden Messaufgaben?
Gerade die umgerechneten Kosten pro analogem Eingang stellen häufig eines der stärksten Kriterien für oder gegen einen Datenlogger 4-20 mA dar. Delphin Technology setzt hier mit einer flexiblen Skalierbarkeit der zur Verfügung stehenden Analogausgänge und Analogeingänge an. Die Delphin Datenlogger 4-20 mA lassen sich durch Erweiterungsgeräte beliebig erweitern. Somit stehen auch für umfangreichste Messaufgaben jederzeit genug Anschlussmöglichkeiten für Sensoren bereit. Ergänzt wird das System durch die Datenbank- beziehungsweise DAQ Messdatensoftware Delphin Data Center. Mit dem Delphin Data Center lassen sich eine Vielzahl analoger Signale von mehreren im Messnetz verteilten Datenloggern aber auch aus Fremdhardware wie einer SPS Steuerung erfassen. Dadurch können auch große Mengen an Messdaten dezentral erfasst werden, ohne die Daten über lange Leitungen in nur einen Datenlogger zu führen.
Möchten Sie mehr über die Delphin Datenlogger erfahren oder haben Sie eine konkrete Messaufgabe, die Sie gerne mit unseren Experten besprechen wollen? Rufen Sie uns einfach an! Wir freuen uns bereits darauf, bald auch Sie von den Delphin Produkten begeistern zu dürfen!
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